假高粱

蔣高明研究員

大量除草劑令雜草產(chǎn)生抗藥性——

　　最近，浙江舟山口岸一船從美國進口的轉(zhuǎn)基因玉米中夾雜著一些“不速之客”，它們未等入關(guān)，即被檢驗檢疫部門的“火眼金睛”成功截獲。這些不起眼的植物，便是“百毒不侵”的“超級雜草”，一旦入境，后果不堪設(shè)想。事實上，隨著除草劑的不斷升級，轉(zhuǎn)基因作物在全球的普及，雜草也在不斷進化中變得異常強大，一場沒有硝煙的戰(zhàn)爭正在世界各地的農(nóng)田中展開……

　　策劃：趙潔 撰文：許珍

　　“超級雜草”令除草劑失效

　　據(jù)新華社報道，浙江舟山口岸此次截獲的“超級雜草”中，一種名為糙果莧的雜草為國內(nèi)首次截獲。除此之外，還從該船玉米中截獲了長芒莧、西部莧、蒼耳屬、假高粱、三裂葉豚草、豚草、刺蒺藜草7種檢疫性雜草。根據(jù)我國檢驗檢疫科學研究院專家的鑒定復(fù)核，糙果莧等異株莧種類雜草植株中含亞硝酸鹽，其莖葉被食用后對牲畜和人類有毒害作用，且危害熱帶、亞熱帶地區(qū)幾乎所有重要作物，與作物爭奪生長空間和資源，導致作物嚴重減產(chǎn)。此次截獲有效地維護了國家進口糧食的安全。

　　一株株小小的雜草竟可危及國家糧食安全？“超級雜草”為何有如此大的“法力”？為此，本報記者專訪了中國科學院植物研究所研究員蔣高明。蔣高明介紹，“超級雜草”是指具有很強的抵抗除草劑能力的雜草，這些雜草很難被殺死、打敗，可與人類發(fā)明的除草劑抗爭，因此被形象地稱為“超級雜草”。

　　過去的50年，人們主要依靠化學除草劑以更便捷地控制雜草，其中被用得最為普遍的是草甘膦，它是當前廣泛應(yīng)用的除草劑“農(nóng)達”中的活性成分，也是多種轉(zhuǎn)基因抗除草劑經(jīng)濟作物施用的化學劑。然而，專家早已預(yù)警，拋棄傳統(tǒng)生態(tài)農(nóng)業(yè)的耕作方式，能力超強的化學除草劑很快就會讓自然環(huán)境陷入困境：雜草將不可避免地進化出能應(yīng)付各種化學物質(zhì)的抗性。事實上，如今雜草已經(jīng)進化出對草甘膦的抗性。據(jù)科普雜志《科學美國人》的報道，在美國除阿拉斯加和夏威夷之外的48個州的空地上或路邊，隨處可見三裂葉豚草。農(nóng)學家們開玩笑說，如果停止農(nóng)業(yè)耕作，印第安那州這個區(qū)域?qū)⒃诙潭處啄陜?nèi)掛上“豚草國家森林公園”的牌子。對野莧、豚草以及其他惡性雜草，當前美國主要的經(jīng)濟作物雜草防控技術(shù)束手無策。

　　尋根溯源:天災(zāi)還是人禍？

　　就像對抗生素耐藥的“超級細菌”一樣，蔣高明表示，“超級雜草”正是人類自身釀下的苦果。究其成因，它與人類對除草劑的應(yīng)用以及生物基因工程密切相關(guān)。“后者明顯地加快了超級雜草的進化速度。人類轉(zhuǎn)給農(nóng)作物的‘抗草甘膦除草劑’基因，通過花粉傳播以及異花受精等方式，某些外源基因漂入野生近緣種或近緣雜草，從而形成耐多種除草劑、具抗性的野草化雜草。”

　　美國賓夕法尼亞州州立大學雜草專家大衛(wèi)·莫騰森亦表示，在引入抗草甘膦作物之后，對草甘膦具有抗性的雜草類植物物種數(shù)量顯著增加，從1995年的零種增加到2010年的19種。廣泛采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，種植抗除草劑的轉(zhuǎn)基因作物大大改變了農(nóng)民管理雜草的方式，使得他們可以僅僅依靠單一策略進行雜草管理。但不幸的是，這種方式已經(jīng)導致抗草甘膦雜草物種數(shù)量顯著增加，以及草甘膦農(nóng)藥除草效力降低。

　　蔣高明介紹，物種生存是最基本的生物學法則，人類試圖采取一勞永逸的辦法，減少勞動強度，用化學的辦法滅殺雜草，那么雜草就會通過增加繁殖，如繁殖更多的種子保留后代。如果人類內(nèi)外夾擊，即內(nèi)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，外用除草劑，那么雜草也具有了抗除草劑的基因，變得更加難以對付。同樣的情況，也出現(xiàn)在害蟲身上，試圖用高毒性的農(nóng)藥并沒能將害蟲趕盡殺絕，試圖用轉(zhuǎn)基因的辦法滅殺，反而刺激了害蟲的進化，出現(xiàn)了“超級害蟲”。

　　事實上，科學在發(fā)展，雜草的進化也從未間斷。或者說，在自然選擇的壓力下，雜草進化出自己的防御方式。研究顯示，大概每年都會有一種雜草進化出抗性。例如，一些雜草進化出了一些目前還未研究清楚的途徑來保護頂端分生組織，對抗除草劑。這些雜草的頂端分生組織細胞即使在葉片凋亡后依然保持活力。每年都對同種作物施用同樣的除草劑而不采取其他雜草控制措施，會使農(nóng)田變成絕佳的抗性進化實驗室。若大量引入抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物，并增加除草劑使用量，抗性問題只會越來越嚴重。

　形勢嚴峻:

　　更嚴重生物入侵或?qū)硪u

　　據(jù)《紐約時報》今年5月的報道，美國農(nóng)民幾乎無處不在使用的“農(nóng)達”綜合除草劑，已經(jīng)導致頑固的“超級雜草”快速生長。在美國，可以數(shù)出10余種對草甘膦的通常致死劑量具有抗性的雜草種群，其中包含了三裂葉豚草、普通豚草、小飛蓬、假高粱、水麻草、長芒莧等繁殖力強、防治困難的雜草。此外，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)即可對美國“超級雜草”瀕臨失控的現(xiàn)實窺見一斑。根據(jù)美國憂思科學家聯(lián)盟的統(tǒng)計，在過去10年，抗草甘膦雜草在美國已由原來的零星分布擴散到了445.5萬公頃，從2007年以來增加了5倍。

　　在“超級雜草”引起重視之前，大豆、玉米和棉花被轉(zhuǎn)基因工程設(shè)計成能夠耐受“農(nóng)達”除草劑，幾乎已變成美國農(nóng)業(yè)的標準。現(xiàn)在美國有90%的大豆和70%的棉花跟玉米都是抗“農(nóng)達”轉(zhuǎn)基因作物。農(nóng)民以為噴灑除草劑能殺死雜草而對莊稼無害，但現(xiàn)實卻是，噴灑如此多的除草劑，導致了雜草的快速演化。“超級雜草”長在田間，與相鄰植物爭奪營養(yǎng)、水分，尤其是光照。一株高大的豚草能導致周圍約30株大豆產(chǎn)量下降一半。長芒莧，又叫做野莧，能長到兩米多甚至更高，把農(nóng)作物全都蓋在底下，見不到陽光。

　　美國農(nóng)業(yè)耕種方式倒退50年

　　超級雜草進化出極強的生命力，普渡大學雜草學家托馬斯·T·鮑曼表示，當你以為自己已經(jīng)將它們鏟除之后，下一場雨它們又會冒出來。為對抗“超級雜草”，美國東部、中部和西部的農(nóng)民被迫噴灑毒性更強的除草劑，或者干脆像上個世紀那樣雇人用手拔除雜草，或用鋤頭對付這些雜草，回到了以前的勞動密集型耕種方式。“一下子倒退了近半個世紀。”蔣高明介紹。

　　假設(shè)此次浙江舟山口岸沒有截獲這批混雜在進口玉米中的“超級雜草”，后果將會如何？

　　蔣高明說，“超級雜草”的主要危害是增加了防治雜草的成本。一般的除草劑對這些“超級雜草”已全然無效，如果繼續(xù)加大除草劑用量或研發(fā)更具毒性的除草劑，肯定會對生態(tài)環(huán)境造成危害。另外，使用大劑量除草劑，會造成農(nóng)藥殘留，繼而對人體造成潛在危險。“‘超級雜草’具有人為轉(zhuǎn)入的抗草甘膦基因。它的入侵會比一般的生物入侵更嚴重。”蔣高明表示，“中國檢疫出‘超級雜草’，必須引起我們的高度關(guān)注。”

　　據(jù)《紐約時報》報道，規(guī)模HT轉(zhuǎn)基因作物造成的“超級雜草”已在美國泛濫成災(zāi)，對美國的國土農(nóng)田造成了全國性的安全威脅。但主管部門至今依然還沒拿出方案。未來，隨著基因生物工程技術(shù)的普及，自然界諸多植物將遭遇基因污染，“超級雜草”持續(xù)進化，人類將往何方去？

未來生態(tài)農(nóng)業(yè)模式或是出路

　　蔣高明認為，根除“超級雜草”的辦法首先是停止目前的作物轉(zhuǎn)基因化，對于釋放到環(huán)境中的超級雜草，在種子產(chǎn)生之前采用化學或人為辦法滅殺，控制其蔓延。他表示，這樣做成本雖巨大，但及時采取措施代價還算小，“正如火災(zāi)之前，剛?cè)紵臅r候少量的水可控制，大量蔓延后要控制就非常難”。而最好的預(yù)防方法就是改變目前控制雜草的單一滅殺做法，采取恢復(fù)生態(tài)平衡的辦法。但這樣是否就能根除超級雜草，目前尚不能確定，依然有待探索。

　　為了實踐生態(tài)農(nóng)業(yè)的理想，蔣高明在家鄉(xiāng)山東平邑縣蔣家莊設(shè)計了一個生態(tài)農(nóng)場。據(jù)他介紹，這是一個實驗型農(nóng)場，致力于恢復(fù)生態(tài)平衡，恢復(fù)地力，恢復(fù)生物多樣性，不使用化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、除草劑、添加劑與轉(zhuǎn)基因六項常規(guī)技術(shù)，生產(chǎn)健康的有機食品。目前，小規(guī)模試驗取得成功，已能將低產(chǎn)田改造成高產(chǎn)田。在他看來，從生態(tài)學角度看，未來農(nóng)業(yè)必須采取生態(tài)平衡的做法，維護生物多樣性，提高作物產(chǎn)量，同時改善作物品種，提高耕地質(zhì)量。但真的要做到這一點，任重而道遠。

　　如今全球人口已高達70億，如何養(yǎng)活這些人口，農(nóng)業(yè)的未來何去何從，是個大問題。為應(yīng)對日益進化升級的“超級雜草”，生物技術(shù)和農(nóng)藥公司正努力在作物基因組中植入對其他除草劑具抗性的基因。然而，科學家對這種努力表示擔憂。憂思科學家聯(lián)盟的資深專家、植物病理學家道格·格里安-謝爾曼說：“這是一種致命武器，是工業(yè)方法而不是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的方法。我們需要從根本上轉(zhuǎn)變對農(nóng)業(yè)的看法，更昂貴的技術(shù)并不能讓我們更接近它。”

廣州日報記者：許珍

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